[1] 체액-전해질의 기능 및 조절기전
[1] 체액-전해질의 기능 및 조절기전
1. 체액의 분포 및 기능
1) 체액의 분포
구분 | 세포내액(ICF) | 세포외액(ECF) |
특징 | •세포 내 존재 •총 체액의 2/3, 체중의 40% | •체액의 1/3, 체중의 20% •체액 균형에 매우 중요 •구성 – 혈장(plasma: 혈액의 액체) – 간질액(세포 사이의 공간에 있는 체액) – 체강액(타액, 위장관 분비물, 뇌척수액, 활액 등) |
기능 | •세포의 화학적 기능 유발 •소화기 내의 음식물 가수분해 •인체 구조물을 구성 | •세포에 영양분, 수분, 전해질 전달 •노폐물 운반 •산소, 이산화탄소 운반 •세포대사 위한 용매 역할 •체온조절 |
전해질 종류 | •주요 양이온: 칼륨, 마그네슘 •주요 음이온: 인산염 | •주요 양이온: 나트륨 •주요 음이온: 염소, 중탄산염 |
2) 체액의 주요기능
② 세포 내 대사작용의 매개체
③ 산소, 영양소, 노폐물, 호르몬, 기타 화학물질 운반
④ 관절과 세포막의 윤활, 쿠션 역할
⑤ 체온조절과 혈액량 유지
2. 전해질의 분포 및 기능
1) 전해질의 기본 특성
특성 | 물 등의 용매에 녹아서 전도능력이 있는 전하를 띤 이온으로 모든 체액에 존재 |
기능 | •신체 수분 조절: 체액량과 삼투질 농도 유지(주로 Na+) •산염기 균형 유지(Na+, K+, H+, Cl–, HCO3–, P–, protein) •효소반응 촉진 •신경근육 반응 전달 |
종류 | •양전기 양이온: 나트륨(Na+), 칼륨(K+), 칼슘(Ca2+), 마그네슘(Mg++) •음전기 음이온: 염소(Cl–), 중탄산(HCO3–), 황산(SO42–), 인산(HPO42–) |
측정 단위 | •1 L당 mEq/L로 표시 •100 mL당 mg(무게)로 표시 : 칼슘, 인산염 해당 |
체액 내 구성 | •세포 내: K+(가장 많음), Mg2+, P–, protein •세포 외: Na+(가장 많음), Ca2+, Cl–, HCO3– |
잠시 주목 | mEq 어떤 물질의 화학적 결합능력, Eq의 1/1,000 |
2) 혈청 전해질 정상치
종류 | 전해질 | 정상치 |
음이온 | •중탄산염(HCO3–) •염화물(Cl–) •인산염(PO43–) | 22~26 mEq/L(22~26 mmol/L) 98~106 mEq/L(98~106 mmol/L) 3.0~4.5 mg/dL(0.97~1.45 mmol/L) |
양이온 | •칼슘(Ca2+)(total) •칼슘(ionized) •마그네슘(Mg2+) •칼륨(K+) •나트륨(Na+) | 8.4~10.2 mg/dL(2.1~2.62 mmol/L) 4.5~5.6 mg/dL(1.05~1.3 mmol/L) 1.3~2.1 mg/dL(0.65~1.05 mmol/L) 3.5~5.0 mEq/L(3.5~5.0 mmol/L) 136~145 mEq/L(136~145 mmol/L) |
3) 전해질의 종류별 특성 및 기능
(1) 나트륨
① 세포외액에 가장 중요한 비중을 차지하는 양이온
② 기능: 세포외액의 삼투질 농도 유지 기능, 수분정체 정도와 산–염기 균형 조절
③ 영향요인: 섭취량, 나트륨 배설, 항이뇨호르몬(ADH), 심장성 소듐이뇨 펩타이드, 알도스테론–레닌–안지오텐신 체계 등
④ 생리적 작용: 골격근 수축, 심장수축, 신경충격 전달, 세포외액의 정상 삼투질 유지, 정상 세포외액량 유지, 신장의 소변농축 체제 유지
⑤ 함유식품: 소금, 유제품, 베이컨, 햄, 계란 등
(2) 칼륨
① 칼륨은 세포내액의 주요 양이온
② 기능: 세포 내 삼투압 농도와 양 조절, 심장·신경·근육의 정상 기능과 모든 근육의 수축에 필요한 전해질
③ 영향요인: 소듐–포타슘 펌프(세포 내 포타슘 보존, 세포 외로 소듐 배출), 알도스테론(소듐 체내 보유, 포타슘 배설 촉진), 인슐린(세포 외 칼륨 농도 감소), 글루카곤(세포 외 칼륨 농도 증가)
④ 체내 저장될 수 없으므로 매일 섭취 필요
⑤ 함유식품: 과일, 채소, 육류, 생선, 우유, 오렌지주스, 토마토주스 등
(3) 칼슘
① 인체 내 칼슘: 99%는 뼈와 치아, 1%는 조직과 혈액에 존재
② 칼슘은 음식물 통해 인체에 흡수, 흡수 시 비타민 D 필요, 흡수된 칼슘은 뼈에 저장
③ 기능: 세포와 세포의 결합 촉진 → 세포막의 구조 유지에 중요, 효소의 반응과 활동 강화, 골격근 수축, 심장근 수축, 신경자극전달 조절, 혈액 응고 보조, 뼈의 강도와 밀도 향상
④ 영향요인
부갑상샘호르몬 | •뼈에서 칼슘 유리 → 혈장으로 칼슘 이동 촉진 •신장의 칼슘 재흡수 증진 •부갑상샘호르몬 분비 저하 시 혈청칼슘농도 저하 |
갑상샘의 calcitonin | •부갑상샘호르몬과 반대작용 •뼈에서 칼슘유리 억제 → 혈청칼슘농도 감소 •혈청에서 뼈로 칼슘 이동 |
비타민 D | 위장관에서 칼슘 흡수에 관여 |
인의 농도 | •인의 농도 증가 시 칼슘농도 감소(칼슘과 인은 상호 길항적인 관계) •위장관에서 칼슘 흡수 방해 |
⑤ 함유식품: 우유, 두부, 멸치, 정어리, 아몬드, 연어, 브로컬리 등
(4) 마그네슘
① 세포내액에서 두 번째로 중요한 양이온(2%만 세포외액에 존재)
② 인체 내 약 20∼25 g 존재(50∼60%는 뼈에 저장, 나머지는 연조직 및 체액)
③ 기능: 신경근육계와 심장의 활동 조절, 세포 내 대사, 골격근 수축 자극, 탄수화물 대사 관여, ATP 생성, 비타민 B 복합체 활성화, DNA 합성과 단백질에 필수적
④ 저마그네슘혈증 시 세포내 칼슘 수준 증가 → 부갑상샘호르몬 방출 억제 → 저칼슘혈증, 부갑상샘저하증 유발
⑤ 체내 마그네슘치 낮으면 신장에서 포타슘 배설 증가 → 저칼륨혈증 발생
⑥ 함유식품: 푸른 야채, 곡물, 견과류, 말린 과일, 감귤류, 땅콩버터, 초콜릿 등
(5) 인
① 세포내액의 중요한 음이온(85%가 뼈에 존재, 14% 세포내액, 0.1% 세포외액에 존재)
② 기능: 세포의 화학적 작용에 관여, 근육·신경·적혈구 기능에 필수적, 탄수화물·지질·단백질 대사에 관여
③ 하루 800∼1,600 mg 소모, 비타민 D 도움으로 흡수됨
④ 칼시토닌, 부갑상샘호르몬, 비타민 D에 의해 조절
⑤ 인산염은 소장에서 흡수, 신장에서 칼슘이 재흡수되면 인은 배설됨
⑥ 인과 칼슘은 상호적 관계(혈청 인 상승 시 칼슘은 저하)
⑦ 함유식품: 고기, 생선, 가금류, 유제품, 콩류 등
3. 체액-전해질의 이동 조절기전
① 막의 양측에 압력 차이가 있을 때 막을 통해서 용액이 이동하는 현상
② 막을 통해 용매와 용질이 압력 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 이동하는 과정(정수압이 높은 구간에서 낮은 구간으로 삼투막 통과하여 액체 이동)
③ 혈액은 수분보다 점성이 높은 액체로 무게와 부피가 있으며 정수압 있음
④ 여과압 = 정수압–교질삼투압
• 정수압: 혈관 밖으로 물을 밀어내는 압력
• 교질삼투압: 혈액 속의 단백질(알부민)이 수분을 혈관 내로 끌어당기는 힘
(2) 확산(diffusion)
선택적 투과막을 사이에 두고 양쪽의 농도가 평형을 이룰 때까지 용질이 고농도 쪽에서 저농도 쪽으로 이동하는 과정
(3) 삼투(osmosis)
저농도의 용액에서부터 고농도의 용액으로 물이 반투막의 세포막을 통과하여 이동하는 것. 즉 물은 농도가 같아지기 위해 높은 용질 농도 쪽으로 이동 → 농도가 낮은 데서 높은 데로 이동하는 성질
(4) 능동적 이동(active transport)
① 이온 또는 분자가 저농도의 구획에서 고농도의 구획으로 이동하는 것
② 농도 차이를 거슬러 이동하므로 에너지 필요(예 소듐–포타슘 펌프 작용 시 ATP 필요)
(5) 모세혈관 역동(capillary dynamics)
① 영양분 운반과 노폐물 제거는 모세혈관 내에서 액체의 이동에 의함
② 액체 이동은 혈장과 간질액의 항상성을 유지하기 위해 역동적으로 변화
(6) 혈청삼투압
① 혈액의 용질 농도의 척도
② 정상 범위: 280∼300 mOsm/L
③ 수분 과잉 시 감소, 수분 부족 시 증가
(7) 소변삼투압
① 소변 내 용질의 농도 측정
② 정상 범위: 500∼1,200 mOsm/L
③ 영향요인: 항이뇨호르몬
④ 수분 부족 시 증가, 수분 과잉 시 감소
(8) 요비중
① 수분과 비교하여 물질 무게를 측정하는 것
② 물의 비중: 1.000
③ 정상 범위: 1.010~1.020
④ 수분 부족 시 요비중 증가, 수분 과잉 시 요비중 감소
⑤ 요비중 1.010 = 300 mOsm/L
4. 체액-전해질 균형을 위한 조절기전
1) 체액-전해질 균형을 위한 신체의 조절
① 체액조절 = 수분섭취와 배설의 균형 의미
② 수분섭취 조절: 갈증중추에서 갈증 유발(체중의 2% 정도의 수분 손실 시)
③ 혈장삼투압이 증가되면 활성화(항이뇨호르몬 자극)
④ 저혈압, 체액 내 과다한 안지오텐신 Ⅱ, 출혈 등이 갈증 유발
(2) 신장 조절
① 신장: 수분 전해질 조절의 가장 일차적 장기, 소변량과 소변의 전해질 배출 조절
② 전체 혈장의 대부분 여과, 99%는 재흡수, 1일 1.5 L의 소변 배출
③ 알도스테론과 항이뇨호르몬 관여
(3) 부신피질(부신겉질) 조절
① 글루코코티코이드(당질대사 부신피질호르몬)와 미네랄코티코이드(전해질대사 부신피질호르몬) 분비하여 체액과 전해질 조절
② 신장관류 감소 시 레닌–안지오텐신–알도스테론계 활성화 → 알도스테론 분비 증가
(4) 심장 조절
① 신장에 적정량의 혈액 공급
② 소듐이뇨 펩타이드를 생산하여 혈량과 혈압 감소
(5) 위장 조절
① 하루 2,500 mL의 수분 섭취(1,500 mL 경구 수분섭취, 1,000 mL 음식물 산화 등)
② 소장: 약 800 mL의 소화액 배출 후 대부분 재흡수 → 이상 시 수분전해질 불균형 발생
(6) 감지할 수 없는 수분소실
① 체온 유지를 목적으로 폐와 피부를 통해 수분 소실
② 하루 600∼900 mL의 감지할 수 없는 수분 소실
③ 운동과 체온 상승에 따라 수분 소실량 변화
(7) 부갑상샘
부갑상샘호르몬을 분비하여 혈중칼슘 농도 상승, 인 농도 조절
(8) 뇌하수체후엽
① 항이뇨호르몬(ADH) 분비되어 소변 정체 → 신장의 원위세뇨관과 집합관에서 수분의 재흡수를 자극
② 수분 부족으로 체액의 삼투 농도가 높은 경우 항이뇨호르몬 분비 촉진
③ 항이뇨호르몬 분비가 증가 시 혈압 상승, 이뇨 감소, 삼투농도 감소, 혈장량 증가
2) 수분-전해질 균형 평가
(1) 소변검사(urinalysis)
정상치 | 검사 | 수분과다 | 탈수 |
비중(specific gravity) | 1.005∼1.030 | < 1.005 | > 1.030 |
요삼투질농도(urine osmolality) | 50∼1,200 mOsm/kg | < 50 mOsm/kg | > 1,200 mOsm/kg |
소듐(sodium) | 40∼220 mEq/L | < 40 mEq/L | > 220 mEq/L |
(2) 혈액검사(blood test)
정상치 | 검사 | 수분과다 | 탈수 |
혈청삼투질농도(serum osmolality) | 280∼295 mOsm/kg | < 280 mOsm/kg | > 295 mOsm/kg |
헤마토크리트(hematocrit) | 남성: 42∼52% | 남성: < 42% | 남성: > 52% |
여성: 37∼47% | 여성: < 37% | 여성: > 47% | |
소듐(sodium) | 136∼145 mEq/L | ＜ 135 mEq/L | > 146 mEq/L |
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